卫星天线波束
看天线，识卫星——漫谈卫星天线（二）：导航卫星天线
看天线，识卫星——漫谈卫星天线（二）：导航卫星天线+ 袁东题图这颗卫星，十多根枪管样的突出物，而且长枪短枪瞄准地球，感觉像太空武器，特有威慑力，是不是美国天军的装备？既对又不对，这是美国军民两用的GPS导航卫星，请看本期——卫星上的“天津大麻花”，朴实无华而嬗变的螺旋天线，Helical antenna!一、苏联的Sputnik 1——美国导航卫星创意的摇篮在上期《看天线，识卫星——漫谈卫星天线（一）》讲到的苏联第一颗人造地球卫星Sputnik 1的全向鞭状天线，让地面测控站甚至无线电爱好者都能接收到信号。
美苏虽为冷战敌对阵营，但心有灵犀，冥冥中，美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室（The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory ，简称APL ）的两位年轻人，吉勒（William Guier)和维芬巴哈(George Weiffenbach)，制作了天线和放大器，轻而易举地收到了卫星发射的20.005MHz 的信号，实验室的同事们沸腾了！Sputnik 1发射的信号是平淡乏味的“哔哔哔”，但卫星近3万公里的时速，让频率有500Hz ～1500Hz 的偏移！两人在兴奋之余，脑洞大开，产生了基于多普勒频移效应（图1）来计算卫星相对速度的想法，进而从多次测量的多普勒频移数据中推断出卫星的轨道。
这其中需要解决地球南北不对称、电离层折射校正、卫星振荡器频率漂移校正等工作，在学校的支持下，两个年轻人还用上了实验室刚引入不久的Univac 1200F 数字计算机，最终成功推算出卫星的运行轨道。
实验室研究中心主席麦克卢尔（Frank McClure)找到了他们，启发他们研究用已知的几颗卫星轨道，通过多普勒频移计算出接收器所在的位置。
最终这个课题圆满成功，1958年12月，美国海军武器实验室委托APL 研制海军导航卫星系统（Navy Navigation Satellite System ，NNSS ）。
小倾角GE O卫星多波束天线覆盖特性优化
Ｆｉ ｇ ． １ Ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ａ ｐ ｐ ａ ｒ ｅ ｎ ｔ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ａ ｎｔ ｅ ｎ ｎａ ｖｉ ｓ ｕ ａ ｌ ａ ｘｉ ｓ ｐ ｏｉ ｎｔ ｉ ｎ ｇ
假设天线安装方位固定标称工况下子波束的中心与地面的交点psb0地理经纬度为sb0则卫星定点位置s0的连线spsb0的指向或安装方位忽略反射器到星本体质心的距离记为rsb0系中表示为rsb0jrecossb0jcossb0cossb0jsinsb0cosscosscosssinssin坐标转换关系则可得到rsb0cbeceocoicig由于几何覆盖特性研究重点针对边缘子波束因此只需计算天线中心视轴和边缘子波束相对星体系的安装方位为便于区分分别记为ra0对应动态工况下的指向分别记为ra姿态偏置控制原理假设天线中心视轴的标称和动态指向点分别为a0定义卫星质心与天线中心视轴指向点连线为卫星天线的目标指向标称与动态工况分别标记为rb0重合在标称工况下则有ra0rb0见图ra看作卫星姿态控制的基准轴小倾角轨道下的姿态偏置控制是使任意轨道位置下满足rarb东南地系fig3southeastcoordinate选取东南地系作为姿态控制基准由控制系统进行连续的偏航偏置控制来建立东南地系oxeyeze定义为xiyi所示利用球面三角形并考虑小倾角轨道可建立偏航姿态角根据rb的定义已知卫星所在的地理经纬度可以得到rb相对惯的坐标xibxibyib进一步将rb往东南地系系中的坐标xbxbyb经偏航姿态控制后星体xb轴指向当地正东方向星体系到东南地系再经俯仰和滚动变换就能实现rarb
用于天 线覆 盖仿 真 。 关 键 词 小倾 角 轨 道 ； 姿 态偏 置控 制 ； 多波 束 天线 ； 覆盖特性优化； 建模 ； 仿真 ；
高通量卫星多波束天线馈电系统PIM_控制技术
第 21 卷 第 7 期2023 年 7 月太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information TechnologyVol.21，No.7Jul.，2023高通量卫星多波束天线馈电系统PIM控制技术张蕾，丁伟，吕庆立，施锦文，王海林，周强(中国空间技术研究院西安分院，陕西西安710000)摘要：介绍了无源互调(PIM)产生的机理和控制方法，重点研究了高通量卫星多波束天线馈电系统PIM控制技术，通过采用馈电系统高隔离度优化设计、馈源单元法兰面扼流槽设计、馈源阵安装板PIM源控制设计、Ka频段PIM试验系统低PIM设计等手段，将某Ka频段多波束天线馈电单元的7阶PIM性能控制在高低温(-60~+100 ℃)环境下≤-135 dBm，馈源阵7阶PIM性能控制在常温状态下≤-140 dBm。
产品的实际应用验证了所述PIM控制技术的有效性，在工程问题中起到指导作用。
关键词：PIM控制；高通量卫星；Ka频段多波束天线；馈电系统中图分类号：TN820.1+4；V474 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2022206PIM control technology for feed chain of multibeam antenna inhigh throughput satelliteZHANG Lei，DING Wei，LYU Qingli，SHI Jinwen，WANG Hailin，ZHOU Qiang(China Academy of Space Technology(Xi'an)，Xi'an Shaanxi 710000，China)AbstractAbstract：：Principles of Passive Intermodulation(PIM) production and its control method are introduced. After mainly researching and applying the PIM control technologies for the feed chain ofmultibeam antenna in high throughput satellite, including optimal design of high isolation of feed system,flange face choke of feed unit, PIM source control of feed array mounting plate, low PIM design of Ka-band PIM test system, etc., a Ka-band multibeam antenna achieves the goals that the 7th order PIMperformance of the feed unit is controlled to ≤-135 dBm at temperatures between -60 ℃ and +100 ℃，and the performance of the feed array is controlled to ≤-140 dBm at normal temperature. The applicationof the product demonstrates the validity of the proposed technology for PIM control, which is of benefit tohigh performance antenna design.KeywordsKeywords：：PIM control；high throughput satellite；Ka-band multibeam antenna；feed chain 随着通信卫星广域常态覆盖和大通信容量需求，在宽带通信载荷研制方面，需要采用多波束天线技术和频率复用技术提高天线扫描性能、馈源输出效率、交叉极化性能、同频波束隔离度和载波干扰比性能，随之衍生的有效载荷系统的可靠性问题也明显增多，相应增加了天线研制难度，其中星载收发共用天线的无源互调(PIM)性能影响尤为突出。
看天线,识卫星——漫谈卫星天线(二)：导航卫星天线
《卫星与网络》２０１８年１０月０３６看天线，识卫星——漫谈卫星天线（二）：导航卫星天线+ 袁东题图这颗卫星，十多根枪管样的突出物，而且长枪短枪瞄准地球，感觉像太空武器，特有威慑力，是不是美国天军的装备？既对又不对，这是美国军民两用的GPS导航卫星，请看本期——卫星上的“天津大麻花”，朴实无华而嬗变的螺旋天线，Helical antenna!一、苏联的Sputnik 1——美国导航卫星创意的摇篮在上期《看天线，识卫星——漫谈卫星天线（一）》讲到的苏联第一颗人造地球卫星Sputnik 1的全向鞭状天线，让地面测控站甚至无线电爱好者都能接收到信号。
美苏虽为冷战敌对阵营，但心有灵犀，冥冥中，美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室（The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory ，简称APL ）的两位年轻人，吉勒（William Guier)和维芬巴哈(George Weiffenbach)，制作了天线和放大器，轻而易举地收到了卫星发射的20.005MHz 的信号，实验室的同事们沸腾了！Sputnik 1发射的信号是平淡乏味的“哔哔哔”，但卫星近3万公里的时速，让频率有500Hz ～1500Hz 的偏移！两人在兴奋之余，脑洞大开，产生了基于多普勒频移效应（图1）来计算卫星相对速度的想法，进而从多次测量的多普勒频移数据中推断出卫星的轨道。
这其中需要解决地球南北不对称、电离层折射校正、卫星振荡器频率漂移校正等工作，在学校的支持下，两个年轻人还用上了实验室刚引入不久的Univac 1200F 数字计算机，最终成功推算出卫星的运行轨道。
实验室研究中心主席麦克卢尔（Frank McClure)找到了他们，启发他们研究用已知的几颗卫星轨道，通过多普勒频移计算出接收器所在的位置。
最终这个课题圆满成功，1958年12月，美国海军武器实验室委托APL 研制海军导航卫星系统（Navy Navigation Satellite System ，NNSS ）。
卫星天线阵列、波束指向等技术
卫星天线阵列、波束指向等技术1.引言1.1 概述卫星通信技术作为现代通信领域中的重要组成部分，扮演着连接全球的桥梁。
而卫星天线阵列和波束指向作为卫星通信系统中的重要技术手段，具有极高的实用价值和广泛的应用领域。
卫星天线阵列技术是指将多个单个天线组合在一起形成一个整体，以实现多种功能和特性。
通过对天线之间的排列方式和相位控制，卫星天线阵列系统能够实现波束的聚焦和指向，从而提高通信质量、增加传输速率和扩大覆盖范围。
同时，卫星天线阵列技术还具备天线重构和自适应调整等优势，能够适应不同通信环境下的需求。
而波束指向技术则是卫星通信系统中的一项关键技术，它通过调整天线阵列中各个天线元件的相位以及振幅，将发射功率在特定方向上进行集中发送或接收信号。
这样一来，不仅能够有效增强信号传输的目标性和方向性，还可减小无意的能量辐射，提高通信系统对目标区域的覆盖和通信效率。
因此，在卫星通信领域，卫星天线阵列和波束指向技术是关乎通信质量、系统性能以及覆盖范围的关键因素。
无论是在卫星通信、卫星雷达、卫星导航还是遥感探测等领域，这两项技术都发挥着重要作用。
同时，随着科技的不断发展和进步，卫星天线阵列和波束指向技术也在不断创新和完善，为未来的卫星通信提供更好的技术支持和保障。
因此，本文将对卫星天线阵列技术和波束指向技术的定义、原理、应用领域等进行深入探讨和分析。
通过对这两项关键技术的全面了解，我们可以更好地认识到它们在卫星通信系统中的重要性和作用，并为未来的卫星通信技术发展提供一定的参考和展望。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将分为三个主要部分，分别是引言、正文和结论。
下面对每个部分的内容进行简要介绍：引言部分将对卫星天线阵列和波束指向技术进行概述，介绍它们的定义、原理以及应用领域。
同时，引言部分还将说明本文的目的，即通过对这两项技术的深入研究和分析，探讨它们在未来的发展方向。
正文部分将分为两个章节，分别是卫星天线阵列技术章节和波束指向技术章节。
卫星天线参数范文
卫星天线参数范文
卫星天线是一种用于接收地面或空中信号的天线设备。
它的参数包括频率范围、增益、方向性、波束宽度、极化方式和天线尺寸等。
下面将对这些参数进行详细介绍。
1.频率范围：卫星天线的频率范围是指它能够接收的信号频率范围。
不同类型的卫星天线有不同的频率范围，一般分为L波段、C波段、Ku波段、Ka波段和X波段等。
2.增益：卫星天线的增益是指它在特定频率下接收信号的能力。
增益一般以dBi（dB打印机）为单位，数值越大表示接收信号能力越强。
增益取决于天线的大小、形状和方向性等因素。
3.方向性：卫星天线的方向性是指它在收发信号时的辐射模式。
天线的方向性可以是定向的（指向一些方向）、全向的（在各个方向上均匀辐射）或者半定向的（在一些范围内均匀辐射）。
4.波束宽度：卫星天线的波束宽度是指它的辐射能力在主瓣方向上的宽度。
波束宽度可以用角度来表示，数值越小表示天线的辐射范围越窄，接收信号的精度越高。
5.极化方式：卫星天线的极化方式是指它接收和发送信号时电场的方向。
常见的极化方式有水平极化、垂直极化和圆极化等。
不同的卫星系统有不同的极化要求。
6.天线尺寸：卫星天线的尺寸通常以直径来表示，单位为米。
天线的尺寸与其频率范围和增益密切相关，一般来说，频率越高、增益越大的天线尺寸一般也越大。
这些参数对于卫星通信系统的设计和性能都起着至关重要的作用。
在选择适合的卫星天线时，需要根据具体的通信需求和环境条件综合考虑这些参数。
卫星通信波束的知识点总结
卫星通信波束的知识点总结卫星通信技术是指利用卫星作为中继器传输通信信号，实现全球范围内的通信服务。
而卫星通信波束是指卫星天线所发射或接收的信号束。
通过卫星通信波束，可以实现更高效的信号覆盖和传输。
本文将详细介绍卫星通信波束的概念、分类、特点以及在卫星通信系统中的应用。
一、概念卫星通信波束是指从卫星天线发射或接收的一束具有特定方向性和功率特性的电磁波。
卫星通信波束通常会根据通信需求和天线性能在空间中形成一个狭窄的波束，从而实现信号的精确覆盖和传输。
卫星通信波束可以分为宽波束和窄波束两种。
宽波束指的是覆盖范围广，传播距离远的通信波束；窄波束指的是覆盖范围窄，传播距离近的通信波束。
不同类型的卫星通信波束具有不同的应用场景和特点。
二、分类根据卫星通信波束的覆盖区域和应用范围，可以将其分为全球波束和区域波束两种。
1. 全球波束全球波束是指具有全球通信覆盖能力的通信波束。
通过全球波束，可以实现全球范围内的通信服务，满足全球化通信需求。
全球波束通常会采用宽波束的设计，以实现对较大范围的地面通信站进行信号覆盖和传输。
2. 区域波束区域波束是指具有特定区域通信覆盖能力的通信波束。
通过区域波束，可以实现对特定地区范围内的通信服务，满足区域化通信需求。
区域波束通常会采用窄波束的设计，以实现对特定区域内的地面通信站进行精确的信号覆盖和传输。
三、特点卫星通信波束具有以下特点：1. 方向性卫星通信波束具有明确的传输方向和覆盖范围，可以根据通信需求进行精确定向传输，提高信号传输效率和质量。
2. 高效性卫星通信波束可以实现精确的信号覆盖和传输，提高了通信系统的资源利用效率和传输速率，适应了各种复杂通信环境下的需求。
3. 灵活性卫星通信波束可以根据不同通信需求进行调整和变换，满足全球范围内的通信服务和区域范围内的通信需求。
4. 可控性卫星通信波束可以根据卫星天线的控制系统进行精确控制和调整，实现对信号传输的动态管理和优化。
四、应用卫星通信波束在卫星通信系统中具有广泛的应用。
天线波束扫描角和相位的公式
天线波束扫描角和相位的公式
天线波束扫描是一种广泛应用于通信、雷达和卫星通信等领域的技术。
天线波束扫描角和相位是在波束扫描过程中使用的重要参数。
在这篇文章中，我将介绍天线波束扫描角和相位的公式。
波束扫描角是指天线主波瓣的扫描角度范围。
通常，波束扫描角可以通
过以下公式计算：
波束扫描角= 2 × arcsin (d / λ)
其中，d代表天线的最大长度，λ代表波长。
这个公式可以通过几何推导
得出，它描述了天线所能够达到的最大波束扫描角度。
波束扫描角度越大，
天线的覆盖范围也越宽。
相位是天线波束扫描过程中的另一个重要参数。
相位可以用来调整天线
辐射波束的指向。
在二维空间中，波束的相位可以通过以下公式计算：相位= k × (x × sin(θ) + y × cos(θ))
其中，k是波数，x和y分别是天线在平面上的坐标，θ代表波束指向的
角度。
这个公式描述了天线波束指向的相位调节规律。
通过改变相位，我们可
以控制天线的波束方向，将其指向特定的目标。
这对于通信、雷达和卫星通
信等应用非常重要。
相位的调节可以通过改变电路中的延迟、天线元件的布
局和激励方式来实现。
天线波束扫描角和相位是天线波束扫描过程中的重要参数。
通过波束扫
描角的计算，我们可以确定天线的覆盖范围。
而通过相位的调节，我们可以
控制天线波束的指向。
这些公式为我们设计和优化天线系统提供了重要的理
论基础。
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卫星天线波束
常指卫星天线辐射方向图的主波瓣。
在其内集中了绝大部分的辐射能量。
分有聚束式和扩展式两种。
波束在地球上的照射区即天线的覆盖区。
不同用途的卫星采用不同的天线波束,通信卫星使用的有全球波束、区域波束、点波束、多波束、成形波束等。
按照天线波束形状，将卫星通信天线分为三类：全球波束天线、点波束天线、赋形波束天线。
1）全球波束天线是指波束覆盖地球上的整个视区。
2）点波束天线是指覆盖一个很小的区域。
点波束将卫星的功率集中在一个区域，大大降低了地面便携式移动终端的功率、体积以及通信费用。
点波束技术一般是应用在卫星的远距离信息传输上面。
3）赋形波束天线是指覆盖地球上的某一个特殊形状的区域，一般用一个波束形成网络来控制，也称区域波束天线。
赋形波束通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而能够获得明显的阵列增益。
下面重点对多波束天线进行阐述。
卫星多波束天线没有采用单一大张角覆盖的思路，而是使用了若干个高增益的窄波束共同覆盖较大的区域，这些窄波束也被称为点波束，这样的通信方式也称为卫星蜂窝移动通信，与地面蜂窝移动通信相对应；由于点波束的空间隔离作用，系统可以采用频率复用技术，点波束的高信号增益与频率复用的结合进一步提高了卫星通信的频谱效率。
卫星多波束天线可分为多波束反射面卫星天线、多波束透镜卫星天线、多波束阵列卫星天线三种。
1）多波束反射面卫星天线
多波束反射面天线包括独立天线和多波束馈源、反射面这两大结构。
独立天线结构式就是每个波束都使用一个单独自己的天线而且每个独立的天线分别朝向某个特定的通信区域，对应的波束采用各自独立的馈源，因此邻近的波束可以采用相同的频率，不仅缓解频率受限的问题，不同波束间的干扰也可以忽略不考虑。
独立天线结构简单易懂、成本低等优势，但通常只适用于点波束数量不多的通信环境中。
可以直接简单理解为多个单波束天线的组合。
多波束馈源、反射面结构式主要包括馈源、反射面、波束形成网络。
其中波束形成网络是多波束天线的关键部分。
多波束反射面卫星天线采用的馈源通常是偏馈结构式的馈源阵，这是因为产生多个波束就要求的馈源阵就比较大，采用偏馈结构式的馈源阵不会对波束产生过多的阻碍，同时促使天线效率的提高和旁瓣电平的降低。
多波束反射面通常是抛物面形状的，而多波束反射面天线最大的性
能优势是具有波束形成网络，通过各个馈源分别单独的馈送信号产生多个独立的点波束，把幅度和相位具有某种特定的相同规律的同一信号馈发送至一组馈源进而产生一定形状的波束，达到覆盖特定形状的通信区域。
2）多波束透镜卫星天线
多波束透镜卫星天线工作原理和反射面卫星天线相似，通过透镜的焦平面把馈源阵辐射的电磁波焦聚起来形成多个波束，通过改变焦点与馈源阵的位置来实现不同覆盖范围的点波束。
正是由于多波束透镜天线的馈源阵是在聚焦透镜的后方致使馈源阵完全不会阻碍波束。
相对于多波束反射面天线来说，多波束透镜卫星天线可以便捷的产生多个波束或者形成较大的馈源阵而不形成阻挡。
多波束透镜卫星天线可以动态的调整天线方向图。
假设某个卫星通信系统中需要抵抗某个方向的干扰，多波束透镜天线就发挥非常重要的作用，它可以把这个方向的天线增益修改为零。
但是目前透镜天线的体积都比较大，大多数是应用于军事方面。
3）多波束相控阵天线
由许多辐射元排阵构成，用波束形成网络向阵列单元激励所需的振幅和相位，以形成不同形状的成形波束。
它的优点是可对波束数目和形状进行灵活控制，并可控制波束作快速扫描；但结构较复杂，造价高。
天线阵列/阵列天线
天线阵的工作原理可以看成是电磁波（电磁场）的叠加。
对几列电磁波来讲，当它们传到同一区域时，按照叠加原理，电磁波将产生矢量叠加。
叠加结果不仅与各列电磁波的振幅大小有关，而且与它们在相遇区间内相互之间的相位差有关。
正是由于位于不同位置上的发射天线所发出的电磁波传到同一接收区域造成的空间相位出现差别，必然引起几列电磁波在相遇区域形成同相位叠加，总场强增强，反相位叠加，总场强削弱。
若总场强的增强和削弱区域在空间保持相对固定，就相当于用天线阵改变了单个天线的辐射场结构，这就是天线阵改变辐射场大小和方向性的原理。